基于模糊控制的并网逆变器的研究

并网逆变器采用LCL滤波器可有效滤除高次谐波,但LCL滤波器是无阻尼三阶系统,易发生谐振.采用无源阻尼方式来抑制谐振,并介绍了其原理及各参数的选取原则.采用并网电流与电容电流的双闭环控制策略,提出了以模糊PID双闭环控制技术控制并网电流,并进行了仿真研究.采用DSP作为控制芯片,设计了完整的主电路系统和驱动电路来进行实验验证.实验结果表明,该方法明显降低了并网电流的总谐波畸变率,避免了进网电流谐振,实现了进网电流的高功率因数.     

LCL滤波并网逆变器的电流控制技术研究综述

并网逆变器是新能源发电、微电网等与大电网之间的接口电路,其进网电流质量控制是关键技术之一。LCL滤波的并网逆变器可有效地抑制进网电流中的开关频率次谐波电流,但其高阶属性导致的谐振问题易使进网电流发生振荡而控制困难,是目前各国学者广泛研究的课题。针对LCL滤波并网逆变器的电流控制技术,从滤波器谐振现象及其抑制策略、电流准确跟踪控制以及电网适应性等方面分析并评述了现有的典型控制方案。最后,指出了LCL滤波并网逆变器电流控制需要进一步研究的问题。     

LCL滤波并网逆变器的鲁棒电流控制

采用LCL滤波器可以有效地滤除并网逆变器的开关频率次谐波,但是进网电流易产生谐振,闭环设计困难。加权平均的电流控制方案实现了降阶的系统闭环设计,较为简便,但是进网电流中存在依赖于非理想因素的欠阻尼共轭极点,影响谐振频率次谐波抑制效果,系统带宽受限。文中提出将有源阻尼控制同电流加权控制有机结合以克服上述问题。对比分析了电流加权控制、结合无源阻尼的电流加权控制及结合有源阻尼的电流加权控制的特性,对控制的鲁棒性进行了研究。研究表明,结合有源阻尼的电流加权控制可实现更优的鲁棒性,进一步改善了系统闭环控制特性,且设计简便。     

采用LCL滤波器并网的交流电子负载

针对在交流电子负载采用传统L滤波器并网时开关频率附近的高次谐波衰减的不足提出了采用LCL滤波器并网,为减少LCL滤波器对系统稳定性的影响,对LCL滤波器自身存在谐振问题进行分析,深入研究了采用LCL滤波器的并网变换器电流控制策略,在检测网侧电流的电流环中引入滤波电容电流反馈的控制算法代替阻尼电阻的作用,可以改变系统极点分布,有效地抑制谐振,增加系统的稳定性,并研究了系统稳定时控制参数需满足的条件。仿真及实验结果表明,采用LCL滤波器并网时可以有效减少交流电子负载并网输出电流的高次谐波含量,而引入滤波电容电流反馈控制策略是一种简单、可行抑制LCL谐振的方法。     

基于LCL滤波的逆变器并网电流控制策略研究

LCL滤波器不仅电感量小,而且具有良好的高频衰减特性。但LCL滤波器为三阶系统,虽然能有效抑制并网电流中高次谐波电流,但却带来谐振问题。谐振问题对逆变器的控制策略提出较高要求。采用逆变器的逆变侧电流和并网侧电流双闭环控制方法,对基于PI调节和一种新型准PR(准比例谐振)调节的有源阻尼控制法进行建模及仿真。仿真结果表明,这种新型准PR调节的逆变侧和并网侧电流双闭环控制策略具有谐振抑制能力强、动态响应快等优点。     

LCL滤波并网逆变器的控制策略

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比,利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果,特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势,但是仅采用直接入网电流控制时,LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素,且可以直接控制入网电流的单位功率因数,采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对该方案进行系统建模,并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明,该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。     

基于离散状态空间模型的LCL滤波并网变换器控制策略

采用LCL滤波的并网变换器对高次谐波具有良好的衰减效果,但是LCL滤波器为无阻尼三阶系统,易发生谐振。通过加入阻尼电阻和有源阻尼可以抑制振荡,但阻尼电阻会增加系统的损耗,而有源阻尼需要增加传感器。基于状态空间法建立LCL滤波器的离散状态空间模型,针对LCL滤波器的特性,采用状态反馈配置系统极点来增加系统的阻尼,从而抑制LCL滤波系统的谐振,实现系统的稳定控制。通过引入“虚拟电阻”的方法对并网电流的闭环极点进行配置,根据此极点求得系统的状态反馈矩阵,在Z平面分析系统的稳定性和动态响应特性。最后,通过搭建的基于LCL滤波器的并网变换器进行验证,实验结果证明所提控制方法的可行性。     

基于有源阻尼的并网逆变器多谐振PR控制

由于LCL滤波器对电流高频谐波有较好的滤除效果,被越来越多地用于逆变器并网。针对LCL型并网逆变器固有的控制谐振和并网电流低频谐波含量高的问题,提出一种基于有源阻尼的多谐振比例谐振(PR)控制器,在保证稳定性的前提下,实现对输出电流中特定频率谐波的抑制。理论分析、仿真和实验结果证明所提控制算法能在保证并网逆变器稳定运行的同时,明显降低输出电流中的低频谐波含量,达到提高并网逆变器输出电流电能质量的目的。     

LCL滤波器无源阻尼和有源阻尼对多逆变器并网谐振影响对比分析

多并网逆变器系统谐振是由滤波器输出谐波与电网谐波共同作用的结果。LCL滤波器谐振是滤波器输出谐波的主要因素之一,因此提出LCL滤波器谐振阻尼方法对多并网逆变器系统谐振的影响进行分析。首先,分析多并网逆变器系统谐波交互的机理;其次,建立无源阻尼和有源阻尼的多并网逆变器系统阻抗模型,对比分析2种阻尼方法对低频谐振和超高次谐振的影响;最后,采用3台并网逆变器进行仿真实验验证所提理论的有效性。     

LCL型光伏并网逆变器电流内环控制方法

针对LCL型光伏并网逆变器存在的谐振问题,建立了电流内环的控制模型,并分析了其开环传递函数。由分析可知,采用逆变器输出电流反馈进行电流内环控制时,控制器中包含一个固有阻尼项,该阻尼项有利于提高控制系统的阻尼、抑制LCL滤波器的谐振。在此基础上,提出了一种基于逆变器输出电流反馈的准比例谐振(proportional resonant,PR)电流内环控制策略。该控制策略没有引入额外的无源阻尼和有源阻尼,仅使用逆变器输出电流反馈进行控制,便可有效抑制LCL滤波器的谐振问题,提高控制系统的稳定性。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于LCL滤波器的三电平光伏并网逆变器控制策略

为了满足IEEE Std.1547标准对并网电流谐波的要求,光伏并网逆变器输出通常采用LCL滤波器抑制高频谐波。然而,LCL滤波器的引入导致系统稳定性降低。为了解决该问题,本文提出一种电感并联型无源阻尼控制方案。文中详细分析了并联无源阻尼和系统运行工作原理,并进行了稳定性分析。最后在MATLAB/Simulink环境下对控制方案进行验证。仿真结果表明,该方案可有效解决LCL谐振引起的不稳定问题,同时保证并网电流谐波含量满足IEEE标准。     

LCL并网变流器反馈阻尼控制方法的研究

LCL滤波器在提高并网变流器电流质量的同时,却不可避免地引入了谐振和稳定性的问题。在讨论和研究了不同侧电感电流反馈控制方法的基础上,针对并网侧电感电流反馈,提出了通过协调优化数字控制系统中的采样频率与谐振频率的比值关系,从而实现并网变流器的无阻尼控制的方法。针对并网变流器侧电感电流反馈控制方式,提出了利用改进的高通滤波器来提取谐振分量进行滤波阻尼的控制方法。这两种LCL滤波器阻尼控制方法,均不需要在主回路中增加额外的传感器,设计过程简单、可靠性高,便于工程实际应用。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性以及控制方法的可行性。     

基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法

由于谐振尖峰的存在,谐波抑制效果差,从而影响并网逆变器输出的电能质量。针对此问题,提出基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法。首先建立新能源微电网并网逆变器数学模型;设置LCL滤波器总电感、滤波电容和谐振频率3个参数,以此优化LCL滤波器滤波性能;最后结合有源阻尼法和无源阻尼法,提出基于LCL滤波器的并网逆变器协同控制策略。结果表明:所提方法应用下,THD仅为0.51%,要远远小于单一有源阻尼法和单一无源阻尼法的控制效果,说明本方法能有效消除LCL滤波器的高频谐振尖峰,降低并网电流总谐波畸变率,提高电能质量。     

阻尼无功电容谐振的LCL型并网逆变器设计

为提高并网逆变器的利用率及解决无功电容补偿器谐振问题,在建立并网逆变器诺顿等效电路的基础上,提出一种阻尼无功电容谐振的LCL型并网逆变器控制方法。首先,通过直接检测公共点电压瞬时值,将谐振阻尼控制策略无缝地嵌入到双电流闭环控制中,控制逆变器在谐波域内等效为虚拟谐波电阻,从而并网逆变器在并网发电的同时可有效阻尼无功电容谐振,且无有功损耗;在电流外环中,采用多比例谐振控制器实现指令电流的无静差跟踪。然后,从二阶系统阻尼特性角度分析了虚拟谐波电阻的设计方法。最后,通过仿真和实验验证所提方法的有效性。     

LCL并网逆变器新型电流双闭环控制策略研究

提出了一种新型的LCL型并网逆变器电流双闭环控制策略。内环采用电容电流反馈增加LCL并网逆变器系统阻尼,以抑制LCL输出滤波器带来的高频谐振问题;外环采用重复PR复合控制策略实现对并网电流的高性能控制,以抑制电网电压波动和非线性负载对并网电流的影响,实现对基频信号的无静差控制和高功率因数并网。在此理论分析的基础上研究了控制系统的稳定性,提出LCL并网逆变器电流双闭环控制器优化设计方案。最后通过仿真验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

基于谐振阻尼的三相LCL型并网逆变器谐波抑制优化策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但是内部滤波器自身容易出现谐振,而且对电网背景谐波电压引起的电网电流谐波抑制能力有限。针对逆变器中LCL型滤波器自身存在的谐振现象,在逆变器侧电流单环控制的基础上,分析其谐振机理,采用基于电感电流一阶微分前馈的谐振阻尼抑制谐振;同时建立谐波电网下的LCL型并网逆变器微分方程模型。在抑制谐振的基础上,主要分析网侧谐波电流环直接抑制方式,实现对电网电流谐振与谐波复合抑制,同时采用滤波电容临界值作为选择网侧谐波电流闭环的条件。分析闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计。实验结果验证了所采用控制策略的正确性和有效性。     

LCL并网逆变器新型电流双闭环控制策略研究

提出了一种新型的LCL型并网逆变器电流双闭环控制策略。内环采用电容电流反馈增加LCL并网逆变器系统阻尼,以抑制LCL输出滤波器带来的高频谐振问题;外环采用重复PR复合控制策略实现对并网电流的高性能控制,以抑制电网电压波动和非线性负载对并网电流的影响,实现对基频信号的无静差控制和高功率因数并网。在此理论分析的基础上研究了控制系统的稳定性,提出LCL并网逆变器电流双闭环控制器优化设计方案。最后通过仿真验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

光伏发电三电平并网逆变器的LCL滤波器分析与设计

中点钳位三电平并网逆变器正在越来越多地被应用于新能源发电系统中,为更好地减小并网电流谐波,LCL滤波器因其优越的滤波性能也获得了广泛的应用.对于LCL滤波器的谐振峰问题,常用的控制算法包括无源阻尼控制和有源阻尼控制,有源阻尼控制由于克服了无源阻尼控制所存在的能量损耗缺点,逐渐成为研究热点.针对三电平并网逆变器拓扑结构以及基于电容电流反馈的有源阻尼控制策略,深入讨论了LCL滤波器参数的设计方法,实验表明所研究的滤波器设计方法是正确可行的.     

逆变器侧电流反馈的LCL滤波并网逆变器参数设计

对于采用有源阻尼控制策略的LCL并网逆变器而言,逆变器侧电流反馈的LCL并网逆变器能稳定工作,其控制参数设计相对简单,但是进网电流易产生较大的低频谐波。从控制的角度分析了产生低频谐波电流的原因,得出电流环的控制参数、LCL滤波器参数对低频谐波电流抑制的具体作用。在此基础上,得到逆变器侧电流反馈的LCL并网逆变器的滤波参数和控制参数的设计方法。实验结果表明,所提出的参数设计方法正确、有效。     

电流双环控制的LCL单相并网逆变器逆变研究

详细分析了LCL型单相并网逆变器的结构,针对LCL型单相并网逆变器易发生谐振的问题,研究采用以电容电流为内环、并网电流为外环的双电流环控制策略。设计LCL滤波器和电流双环控制参数并利用SISOTOOL工具整定。通过SIMULINK搭建仿真模型,分析结果表明LCL型单相并网逆变器系统在采用该电流双环控制策略可有效抑制系统振荡,降低并网电流谐波含量和提高系统稳定性。